Dämpfungsfaktor nochmal erklärt (aus wenn's überheblich klingt - ist es aber nicht)


Ich las im Internet etwas über Dämpfungsfaktor, dort wurde dann meine Seite Innenwiderstand auf www.amplifier.cd herangezogen, das ein oder andere aus meinem Link kam nicht in voller Wirkung durch, deswegen erkläre ich es nochmal.

Hallo XXXX,

zufällig habe ich Ihren Artikel über den Dämpfungsfaktor gelesen:

bla, bla, bla (nicht bös gemeint)

Ich bin der Autor einer der Links auf Ihrer Seite, danke sehr für die Nennung auf Ihrer Seite.

Lassen Sie es mich einfach so erläutern:

ein Verstärker mit einem deutlich höheren dynamischen Dämpfungsfaktor ist immer besser als einer mit niederem dynamischen Dämpfungsfaktor.
Er erfüllt das unbestreitbare Ideal der besseren Annäherung an die ideale Regelschleife und solch ein Verstärker kommt mit nahezu jedem in seiner Impedanz noch so nichtlinearen Lautsprecher besser klar, das ist der wesentliche Vorteil eines hohen Dämpfungsfaktors bis in aureichend hohe Frequenzbereiche hinauf (niedriger dynamischer Innenwiderstand).

Das heißt aber nicht automatisch, dass ein Verstärker mit kleinem Dämpfungsfaktor automatisch schlecht klingen muss, nur sollte der Lautsprecher dann in diesem Fall eine über Frequenz und Amplitude relativ konstante Impedanz aufweisen.

Weil, selbst wenn ein Verstärker einen über die Frequenz konstanten dynamischen Innenwiderstand von angenommenen übertriebenen sehr hohen 8 oder von mir aus sogar 20 Ohm hätte und die Lautsprecherimpedanz konstant über Frequenz z.B.  4 Ohm ohne Blindanteile - dann würde das perfekt klingen (natürlich nur aus Sicht wie der LS maximal gut klingen kann, mehr geht nie).

Ein anderes Beispiel, wenn Du einen perfekten Sinusgenerator oder einen schnellen Rechteckgenerator hast und dem Teil einen linearen 50 Ohm Innenwiderstand künstlich verpasst hast, kannst Du 50 Ohm Kabel und einen linearen 50 Ohm Abschluß verwenden. Was ist das Ergebnis? Die Übertragung erfolgt klirrfrei. Die Übertragung erfolgt für alle Frequenzen ideal, lediglich der Zeitverlust durch das Laufen der Spannungswelle kommt hinzu (aber das ist HF und Leitungstheorie). Aber das Wesentliche ist, die Spannungsform ist am Ende des Kabels UNVERÄNDERT in ihrer Form - genau das will man ja. Und in diesem Fall ist das gelungen mit einem Verstärker, der im Prinzip einen denkbar miesen Dämpfungsfaktor hat!!!!

Das Thema Dämpfungsfaktor läßt sich IMMER und IMMER und IMMER wieder mit dem kleinen Spannungsteiler Modell erklären. Man muss nur dieses Spannungsteiler Model anwenden für jeden Abschnitt innerhalb des Signals, in der Praxis beurteilt man es am besten in der Verwendung unterschiedlicher Amplituden und bei unterschiedlichen Frequenzen. Gleichzeitig muss man aber immer die jeweils dazu gehörigen komplexen Impedanzwerte der Reihenschaltung aus Kabel, Weiche und Lautsprecher wissen und genau für diese jeweiligen Momente den kleinen (komplexen) Spannungsteiler bilden.

Und jetzt kommt's: dieses Spannungsteilerverhältnis aus dynamischem
Verstärker Innenwiderstand zur Reihenschaltung mit der Ka-Weich-LS-Impedanz muss für alle Signalmomente und Frequenzen immer gleich sein; wenn das gelingt, klingt auch ein Verstärker mit miesem Dämpfungsfaktor exzellent. Allerdings ist das nicht so einfach zu erreichen. Genaugenommen zählt das was an der Schwingspule ankommt, aber den Weicheneinfluß lassen wir jetzt mal weg, Betrachtung gilt hier an den Verstärker Ausgangsklemmen, alles was danach kommt kann der Verstärker nix mehr dafür.

Beispiel: (ich rechne jetzt gleich in Ohm, die Angaben und die Umrechnung in der Kunstgröße "Dämpfungsfaktor" ist mir heute abend zu blöd, hab noch was besseres vor heute abend, alle Größen sind willkürlich angenommen)


Signalzeitpunkt x0

Verstärker A mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x0 = 2 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x0 = 8 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von: 1/4
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 3V [ergibt sich aus Signalspannung * eingestellter (Lautstärke Poti Position) geschlossener Reglerverstärkung]
ergibt Strom: 0.3A
Spannung am Ausgang: 2.4V
Es fehlen am Verstärkerausgang 20% von der Sollspannung.

Signalzeitpunkt x1

Verstärker A mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x1 = 2.5 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x1 = 7.5 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 1/3
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 5V
ergibt Strom: 0.5A
Spannung am Ausgang: 3.75V
Es fehlen am Verstärkerausgang 25% von der Sollspannung.

Signalzeitpunkt x2

Verstärker A mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x2 = 1.5 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x2 = 6 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 1/4
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 10V
ergibt Strom: 1.3A
Spannung am Ausgang: 8V
Es fehlen am Verstärkerausgang 20% von der Sollspannung.

Signalzeitpunkt x3

Verstärker A mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x3 = 1 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x3 = 10 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 1/5
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 20V
ergibt Strom: 1.818A
Spannung am Ausgang: 18.181V
Es fehlen am Verstärkerausgang 9% von der Sollspannung.

Der dynamische Verstärker A Innenwiderstand schwankte hier zwischen 1 Ohm bis zu 2.5 Ohm, die Schwankungsbreite 2.5/1 beträgt Faktor 2,5.


Nun machen wir das gleiche Spielchen mit einem sogenannten "schlechten" Verstärker der "böserweise" einen sehr guten Dämpfungsfaktor hat:


Signalzeitpunkt x0

Verstärker B mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x0 =  0.01 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x0 = 8 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 0.00125
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 3V
ergibt Strom: 0.3745A
Spannung am Ausgang: 2.99625V
Es fehlen am Verstärkerausgang 0.125% von der Sollspannung.

Signalzeitpunkt x1

Verstärker B mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x1 = 0.002 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x1 = 7.5 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 0.00026
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 5V
ergibt Strom: 0.66648A
Spannung am Ausgang: 4.99866V
Es fehlen am Verstärkerausgang 0.026% von der Sollspannung.

Signalzeitpunkt x2

Verstärker B mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x2 = 0.004  Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x2 = 6 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 0.0006
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 10V
ergibt Strom: 1.6655A
Spannung am Ausgang: 9.99333V
Es fehlen am Verstärkerausgang 0.066% von der Sollspannung.

Signalzeitpunkt x3

Verstärker B mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x3 = 0.00002 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x3 = 10 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 0.0002
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 20V
ergibt Strom: 1.9999A
Spannung am Ausgang: 19.99996V
Es fehlen am Verstärkerausgang 0.0002% von der Sollspannung.

Der dynamische Verstärker B Innenwiderstand schwankte hier zwischen 0.01 Ohm bis zu 0.00002 Ohm, die Schwankungsbreite 0.01/0.00002 beträgt sogar Faktor 500.

Nun tragen wir die gefundenen Ergebnisse in einem Koordinatensystem auf, prozentuale Abweichungen als Funktion des Signalzeitpunktes:

Prozentuale Abweichung vom Sollwert bei verschiedenen Dämpfungsfaktoren

Ich gehe mal davon aus, diese beiden bewußt gleich skalierten Diagramme kapiert nun jeder? Deutlicher ist es kaum noch darzustellen, der "böse" Verstärker mit dem sehr niedrigen dynamischen Innnenwiderstand (sehr hoher Dämpfungsfaktor) kommt wesentlich besser mit der schwankenden Lastimpedanz zurecht als der Verstärker, bei dem es angeblich immer egal sein soll, dass der Dämpfungsfaktor niedrig ist.

Beim blauen Verstärker A würde an dieser schwierigen Last alleine schon der niedrige Dämfungsfaktor einen erhöhten Klirrfaktor bewirken, der rote Verstärker B mit hohem Dämpfungsfaktor steckt das ganz locker weg und verzerrt kaum. Diesen blauen Verstärker A könnte man nur noch einigermaßen sinnvoll betreiben an einem Lautsprecher, der eine kostante Impedanz aufweist, wieder besser gesagt eine konstante Summe aus Kabel+Weiche+Lautsprecher.

Also hoffentlich hat es jeder jetzt endlich verstanden?

Der Satz der Konstantheit: was zählt ist ein konstanter Dämpfungsfaktor, konstant über Frequenz und auch konstant über Amplitude und auch konstant über gezogenem Strom - nichts anderes - dieser Satz der Konstantheit ist umso wichtiger je niedriger der angesetzte normierte Dämpfungsfaktor ist, bei einem Verstärker mit DF 40 gewinnt der Satz der Konstantheit an Bedeutung wenn das Teil z.B. zwischen 35 und 45 schwankt. Bei einem Verstärker mit einem angesetzten normierten Dämpfungsfaktor von 40000, da ist es dann relativ wurscht wenn der DF mal zwischen 20000 und 60000 schwanken würde. Das ist dann genau deswegen weniger wichtig, da die resultierende fehlende Sollspannung am Ausgang sich dann kaum verändern würde, ob nun 0.003% oder 0.001% fehlen hört doch kein Fatzke mehr? Nur der Unterschied zwischen 1% und 5% fehlende Sollspannung das merkt auch ein Fatzke.

Nur einfach zu sagen, hohe Dämpfungsfaktoren braucht man nicht ist purer Schwachsinn - das ist unfair dem Verstärker gegenüber. Ein hoher Dämpfungsfaktor unter allen Frequenzen, Amplitunden und Stromentnahme ist etwas schönes, nützliches und gibt Sicherheit bei schwierigen Lasten, ist aber niemals etwas schädliches - wer das Gegenteil behauptet hat keine Ahnung von der Materie.

Nochmal, einen niedrigen Dämpfungsfaktor anzustreben macht überhaupt keinen elektrotechnischen Sinn; man muss es aber jetzt so sagen und diesen einen einzigen Sonderfall nennen, ein niedriger Dämpfungsfaktor wird genau dann egal wenn genau diese beiden Bedingungen erfüllt sind:

Dämpfungsfaktor niedrig, aber konstant über Frequenz, Amplitude und Stromentnahme

bei gleichzeitig!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

konstanter Impedanz der Reihenschaltung aus Kabel+Weiche+Lautsprecher, konstant über Frequenz, Amplitude und Stromaufnahme (diesen LS muss man halt erst bauen, das ist das Problem). 

Die prozentuale Abnahme vom Sollwert wäre dann ein konstanter Wert, was wiederum keinen zusätzlichen Klirrfaktor durch den Dämpfungsfaktor bedeuten würde. Das ist genau der Grund warum an Verstärkern mit schlechten Dämpfungsfaktoren der Einfluß der verschiedenen Lautsprecher sehr bedeutend wird und der Verstärker an einem LS wenig Klirr produziert und an einem anderen LS brutal klirren kann. Im Gegenzug erklärt das auch, bei einem Verstärker mit guten DF ist es fast wurscht was dahinter angeklemmt wird, der Verstärker verzerrt immer ähnlich - mehr steckt da wirklich nicht dahinter.

Der zuvor beschriebene Sonderfall ist z.B. gezielt erfüllt worden im 50 Ohm System von Messgeräten mit dem Ergebnis der korrekten Signalübertragung, wenn zusätzlich die Leitung auf 50 Ohm angepasst ist kann man theoretisch sogar sehr lange Strecken ohne viel Signalverfälschung übertragen, abgesehen von der unvermeidbaren Laufzeit der Wellenausbreitung.

Um die Sache Dämpfungsfaktor noch richtig zu stellen, normalerweise sollte die Angelegenheit immer korrekt in komplexer Rechenweise ausgeführt werden. Der Rechenweg mit dem komplexen Spannungsteiler wäre genau identisch. Nur liegen kaum Rohdaten in komplexer Form vor, es ist beides nicht so einfach zu messen für eine korrekte mathematische Beurteilung wären sie aber von Nöten, daher kommt man alleine mit Erfahrungswerten schon ziemlich weit - man muss nicht immer alles beweisen - nur weil irgendein Affe irgendwas nicht glaubt oder den Beweis will, soll er doch selber machen.

Schon sind wir beim Thema Erfahrungswert, ich behaupte niemals von mir zu sagen ein Dämpfungsfaktor von z.B. 40 reicht vollkommen aus oder ich behaupte auch nie es müssen mindestens 40000 sein, dazu fehlt mir schlichtweg die praktische Hörerfahrung, darum geht es in diesem Artikel aber auch nicht, sondern nur um die elektrische Richtigstellung des Dämpfungsfaktor - mehr will ich gar nicht. Aber mich jetzt bitte nicht als Theoretiker abstempeln, gib mir zwanzig Wochen Zeit, Lust, bezahl mir den Lebensunterhalt und ausreichend Lautsprecher und Verstärker, dann liefere ich auch Zahlen.

Es ist aber tausendmal besser zuerst die Therorie zu verstehen als:

sich als Praktiker mit 20 Jahren Hörerfahrung zu erklären und "dies und das" zu behaupten ohne überhaupt zu wissen warum dieser Lautsprecher zusammen mit diesem Verstärker schlecht klingt, der andere mit dem wieder gut usw. Das mag ja alles stimmen, er kann sogar bestimmt besser als ich Unterschiede heraushören - ohne Frage - und sogar sinnvolle Kombinationen nennen für die man dankbar sein kann.

Nur eines kann er garantiert nicht: "Dir nämlich zu sagen warum das so ist" da hakt es dann aus und aus Angst vor der puren Bloßstellung werden die unsinnigsten Theorien geboren, die sich dann in den Köpfen der Leute einbrennen, mit dem ganzen Mist der teilweise darüber geschrieben und diskustiert wird, genau das ist es was mir auf den Gaul geht.

Also nochmal:

Das blöde, unsinnige auf die falsche Fährte setzende Wort "Dämpfungsfaktor" heißt in Wirklichkeit etwa so "dynamische komplexe Impedanz des Ausgang eines Verstärkers", wenn man wenigsten Innenwiderstand sagen würde und ihn dann auch in Ohm angibt, wäre man auf der richtigen Spur.

Das ein wenig bessere Wort "Lautsprecherimpedanz" heißt in Wirklichkeit "dynamische komplexe Impedanz einer Last" ob das nun ein Lautsprecher, mit oder ohne Weiche, mit oder ohne Kabel, ein Heizofen oder eine Glühbirne wäre, ist sowas von egal.

Eine 
"dynamische komplexe Impedanz eines Verstärkers" gibt es nicht nur in der Audio Technik, sondern in jedem Bereich der Elektrotechnik, eine Glühbirne hat auch sowas, interessiert nur in sehr seltenenen Anwendungsfällen (z.B. Amplitudenregelung in einer alten Wien Brücke) aber das Thema lassen wir hier jetzt mal lieber ruhen.

Die
"dynamische komplexe Impedanz des Ausgangs eines Verstärkers" läßt sich problemlos an einem kleinen, billigen, primitven, (komplexen) Spannungsteiler wunderbar erklären, die Kentnisse um einen Spannungsteiler zu verstehen sollten erlernbar sein. Wirklich man muss nur den Spannungsteiler verstehen, mehr ist das nicht.

So jetzt hab ich keine Lust mehr und will ins Bett - Gute Nacht - Danke fürs Zuhören.



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